高分子結合性ペプチドを用いた機能性ソフト界面の創製

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 21106506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 芹澤 武 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (30284904)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2010: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2009: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: スクリーニング / 表面処理 / ペプチド / ファージディスプレイ / 膨潤 / 表面プラズモン共鳴 / ファージ / 水和

Research Abstract

本研究では、疎水性高分子を水中に浸漬した際に形成される高分子ソフト界面の正確な構造の理解とともに、高分子結合性ペプチドを効率の良い表面修飾剤として利用した機能性界面の構築手法について明らかにした。Fmoc固相合成により高分子結合性ペプチドのN末端もしくはC末端を適当なスペーサーを介してビオチン化した。スペーサーとして、ペプチドの結合や修飾反応に干渉しないことが予想されるオリゴエチレングリコール鎖を用いた。ビオチン化ペプチドを所定条件下で高分子フィルムに結合させ、それらのペプチドに対応するストレプトアビジンの結合について、表面プラズモン共鳴や水晶発振子により定量的に解析した。ペプチドを介した表面修飾に対する高分子-ペプチドの組み合わせ、フィルムの調製方法、導入する官能基の種類、スペーサー長、修飾分子の種類・サイズ・形態、ペプチドの固定化量の影響などについて整理し、高分子ソフト界面の構造との関連性について検討した。高分子の表面構造のわずかな違いにより、ペプチドの2次元分布やペプチドが結合する深さ方向の位置が異なり、タンパク質の結合量が変化した。すなわち、高分子表面でペプチドを効率よく機能させるためには、高分子の種類や製膜履歴などに依存した水中での高分子の界面構造を考慮する必要があることがわかった。一方、ペプチドの結合位置を知ることが高分子の界面構造を間接的に知る手段となりうることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Binding Analysis of Peptides that Recognize Preferentially Cis-Azobenzene Groups of Synthetic Polymers (2011)
  • Author(s): Jing Chen, Takeshi Serizawa, Makoto Komiyama
  • Journal Title: J.Pept.Sci. Volume: 17 Pages: 163-168
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polymer-binding Peptides for the Noncovalent Modification of Polymer Surfaces : Effects of Peptide Density on the Subsequent Immobilization of Functional Proteins (2011)
  • Author(s): Takaaki Date, Jun Sekine, Hisao Matsuno, Takeshi Serizawa
  • Journal Title: ACS Appl.Mater.Interfaces Volume: 3 Pages: 351-359
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Noncovalent Functionalization of Disentangled Boron Nitride Nanotubes with Flavin Mononucleotides for Strong and Stable Visible-Light Emission in Aqueous Solution (2011)
  • Author(s): Zhenghong Gao, Chunyi Zhi, Yoshio Bando, Dmitri Golberg, Takeshi Serizawa
  • Journal Title: ACS Appl.Mater.Interfaces Volume: 3 Pages: 627-632
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of Enzyme Activities Based on the Synthesis of Gold Nanopar ticles in HEPES Buffer (2010)
  • Author(s): Takeshi Serizawa, Yu Hirai, Mamoru Aizawa
  • Journal Title: Mol.BioSyst. Volume: 6 Pages: 1561-1564
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of Individual Boron Nitride Nanotubes via Peptide Wrapping (2010)
  • Author(s): Zhenghong Gao, Chunyi Zhi, Yoshio Bando, Dmitri Golberg, Takeshi Serizawa
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 132 Pages: 4976-4977
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biological Identification of Peptides that Specifically Bind to Poly(phenylene vinylene) Surfaces : Recognition of the Branched or Linear Structure of the Conjugated Polymer (2010)
  • Author(s): Hirotaka Ejima, Hisao Matsuno, Takeshi Serizawa
  • Journal Title: Langmuir Volume: 26 Pages: 17278-17285
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Peptide-Based Switching of Polymer Fluorescence in Aqueous Phase (2010)
  • Author(s): Hirotaka Ejima, Hiromi Kikuchi, Hisao Matsuno, Hirofumi Yajima, Takeshi Serizawa
  • Journal Title: Chem.Mater. Volume: 22 Pages: 6032-6034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Synthetic Route to Peptide-Capped Gold Nanoparticles (2009)
  • Author(s): Takeshi Serizawa, Yu Hirai, Mamoru Aizawa
  • Journal Title: Langmuir 25 Pages: 12229-12234
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Surface Modification of Polymers Using Specific-binding Peptides (2010)
  • Author(s): Takaaki Date, Takeshi Serizawa
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Isolation and Functionalization of Individual Boron Nitride Nanotubes vis Biomolecules Wrapping (2010)
  • Author(s): Zhenghong Gao, Chunyi Zhi, Yoshio Bando, Dmitri Golberg, Takeshi Serizawa
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Functional Modification of Soft Interfaces with Polymer-Binding Peptides (2010)
  • Author(s): Takeshi Serizawa
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Peptides Recognize Synthetic Polymers (2010)
  • Author(s): T.Serizawa
  • Organizer: E-MRS 2010 Spring Meeting
  • Place of Presentation: Strasbourg Congress Center, France
  • Year and Date: 2010-06-11
• [Presentation] 表面修飾剤としてのエンプラ結合性ペプチド:界面構造が機能発現に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 伊達隆明, 関根淳, 松野寿生, 芹澤武
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-05-28
• [Presentation] 短鎖ペプチドを用いたPMMA薄膜表面の機能化 (2010)
  • Author(s): 松野寿生, 吉野里美, 伊達隆明, 芹澤武
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-05-28
• [Presentation] ポリマー親和性組換蛋白質の設計と細胞培養制御への応用 (2010)
  • Author(s): 今西優子, 吉野祐太, 伊達隆明, 松野寿生, 芹澤武, 曽我部敦, 黒板敏弘, 功刀滋, 田中直毅
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] ペプチドによる共役系高分子の樹状または直鎖構造の認識 (2010)
  • Author(s): 江島広貴, 松野寿生, 芹澤武
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] マテリアル結合性ペプチドの探索と応用 (2010)
  • Author(s): 芹澤武
  • Organizer: 平成21年度高分子学会九州支部フォーラム
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2010-02-12
• [Presentation] Enhanced Adsorption of the Fusion Protein with Polymeric Material-binding Peptide (2009)
  • Author(s): Hisao Matsuno, Naoki Tanaka, Takeshi Serizawa
  • Organizer: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜開港記念館
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] Modification of Polymer Softinterfaces with Specific Peptides (2009)
  • Author(s): Takeshi Serizawa, Hisao Matsuno
  • Organizer: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜開港記念館
  • Year and Date: 2009-12-07
• [Presentation] Selection of Poly(ether imide)-Binding-Peptides and Their Applications to Surface Modifiers (2009)
  • Author(s): 伊達隆明, 関根淳, 松野寿生, 芹澤武
  • Organizer: 4th International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineering
  • Place of Presentation: 中国・四川
  • Year and Date: 2009-10-27
• [Presentation] Biological Selection of Peptides that Bind to pi-conjugated Polymers (2009)
  • Author(s): Hirotaka Ejima, Hisao Matsuno, Takeshi Serizawa
  • Organizer: 4th International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineering
  • Place of Presentation: 中国・四川
  • Year and Date: 2009-10-27
• [Presentation] π共役系高分子結合性ペプチドの探索 (2009)
  • Author(s): 江島広貴・菊池宏海・松野寿生・矢島博文・芹澤武
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 交互吸着膜間の接着とそのメカニズム解析 (2009)
  • Author(s): 松隈大輔・芹澤武
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 高分子結合性ペプチドを用いた表面修飾:界面構造と機能発現の相関 (2009)
  • Author(s): 伊達隆明・関根淳・松野寿生・芹澤武
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] ファージディスプレイ法による共役系高分子結合性ペプチドの探索 (2009)
  • Author(s): 江島広貴・松野寿生・芹澤武
  • Organizer: 第19回バイオ高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] 高分子結合性ペプチドの探索と医用高分子研究における可能性 (2009)
  • Author(s): 芹澤武・松野寿生
  • Organizer: 第37回医用高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-07-28
• [Presentation] ペプチド修飾された高分子表面の構造制御と機能発現 (2009)
  • Author(s): 伊達隆明・関根淳・松野寿生・芹澤武
  • Organizer: 第37回医用高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-07-27